Monopiles mogen bij het transport over zee niet gaan schuiven. Om dit te voorkomen hanteren contractors ruime zekerheidsmarges bij het ontwerp van de zeevastingen. Maar wat als een bedrijf precies zou weten hoeveel de frictie  tussen de monopile en de zeevasting is onder verschillende weersomstandigheden? Dan kan hij per transport veel geld besparen, stelt Jelmer Jacobs van ingenieursbureau TWD, dat innovatie tot core business heeft verklaard.

“Wij ontwerpen hulpconstructies en equipment voor offshore transport en installatie, met name in de offshore windindustrie. Het is echter niet voldoende om onze klanten te helpen door alleen een ingenieursbureau te zijn. Daarom hebben we sinds vorig jaar ons research & development team uitgebreid naar vier ingenieurs die voortdurend op zoek  zijn naar trends en nieuwe ideeën in de markt om veel voorkomende problemen op te lossen. We willen onze klanten in de snel veranderende offshore windmarkt efficiënter laten werken. Een voorbeeld is de Motion Compensated Pile Gripper, een piling frame om vanaf een drijvend schip monopiles te installeren. Een ander voorbeeld is de mini-jacket, een fundering met drie poten als lichtgewicht alternatief voor de huidige fundaties. Inmiddels hebben we de technische en commerciële haalbaarheid van deze innovaties aangetoond.”

Voor welk probleem hebben jullie nu een oplossing gevonden?

“Om te voorkomen dat monopiles tijdens het transport over zee gaan schuiven, kiezen sommige bedrijven ervoor de palen fysiek ‘op te sluiten’. TWD gebruikt al jaren het fysische principe van zeevasten op frictie. Specifiek voor monopiles: een zadel van staal met een laag rubber. De code schrijft een frictiecoëfficiënt voor van 0.3 voor rubberen interfaces. Echter, een enkel vast getal doet geen recht aan de werkelijkheid. Het zegt niets over de invloed van natte, zoute, ijskoude omstandigheden of over de zeer onzekere frictie op gecoat staal. En ook niet over de wrijving van materialen als polyurethaan die zo nieuw zijn in de offshore windmarkt dat ze (nog) niet in de voorschriften zijn opgenomen. Bedrijven ontwerpen alleen volgens code. Dat kan betekenen dat ze te lage of juist te hoge wrijvingscoëfficiënten gebruiken.”

Wat houdt jullie oplossing in?

“We hebben samen met de TU Delft een meetopstelling ontwikkeld die de frictie-coëfficiënten voor verschillende materiaalcombinaties en uiteenlopende omstandigheden exact meet. De testopstelling bestaat uit een trekbank en een klemmechanisme waartussen samples van hout, rubber of staal worden geklemd. Met deze opstelling is het mogelijk de daadwerkelijke transportsituatie te simuleren en inzichtelijk te maken voor de contractor.”

Wat is zo baanbrekend aan jullie toepassing?

“Er zijn meerdere bedrijven die metingen doen om de wrijvingsrictiecoëfficiënt van een materiaal te bepalen, zoals materiaalleveranciers zelf. Wij kunnen echter op een snelle en efficiënte manier nagaan wat de frictiecoëfficiënt is voor verschillende materiaalcombinaties. Daarnaast is het uniek dat wij als ingenieursbureau frictiemetingen verrichten voor de specifieke omstandigheden waaronder het materiaal wordt toegepast. We hanteren de juiste uitgangspunten en leveren maatwerk. Die combinatie van engineering en praktijkmetingen zorgt voor efficiënte en correcte ontwerpen.”

Wat levert het op?

“Door de metingen heeft  de contractor zekerheid over de wrijving zonder dat hij te veel materiaal gebruikt. De metingen stellen het bedrijf in staat het ontwerp van de zeevasting te optimaliseren en om bijvoorbeeld al dan niet innovatieve materialen toe te passen. Als het materiaal een frictiecoëfficiënt heeft van bijvoorbeeld  0.5, heb je navenant minder staal nodig om voldoende klemkracht op te bouwen. En andersom.”

Waar staan jullie nu?

“De resultaten van de metingen uit de testopstelling zijn constant. Het is de bedoeling dat een surveyor de nieuwe opstelling gaat beoordelen en controleert of per sample de metingen volgens de procedures verlopen, zodat we klanten een gecertificeerde meting kunnen overleggen. Dat biedt hen zekerheid in een vroeg stadium, vooral omdat frictie altijd een onderwerp van discussie is.”

Wat zijn de uitdagingen?

“De uitdaging zit in het overtuigen van de meerwaarde voor het ontwerp van onze klanten. Voor wat betreft de frictieopstelling zijn ze gewend om volgens code te ontwerpen: waarom is dat ineens niet goed meer? Al is een kleine investering in metingen op voorhand snel terugverdiend, is dat nog wel een drempel waar we overheen moeten.”

Wat hebben jullie aan InnovatieLink gehad?

“Martin Weissmann heeft veel ervaring met business development bij een technisch bedrijf. Wij zijn een jong bedrijf, dus het was erg waardevol om eens te overleggen en te sparren. Wij zetten sinds kort ook vol in op dit business development team, waardoor we veel nieuwe ontwikkelingen uit kunnen rollen. Martin heeft ons geholpen met het stroomlijnen van deze ideeën. Een goed voorbeeld daarvan is de Funnel-methode. Deze methode geeft ons houvast in het sneller beoordelen van levensvatbaarheid van nieuwe ideeën en zorgt ervoor dat we op tijd de markt betrekken bij de innovaties.”

Wat zijn jullie vervolgstappen?

“De frictiemeting is de eerste meetservice die we hebben uitgerold. Daarnaast willen we graag andere meetprincipes gebruiken om onze ontwerpen verder te verbeteren en te optimaliseren. Daarbij proberen we de kennis die we binnen TWD hebben over meetsystemen en micromechanica volledig te benutten.”